JP2010008699A - 電子透かし情報の埋め込みおよび抽出を行う装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 電子透かし情報の埋め込み後にキャリア信号が外乱を受けても、安定して電子透かし情報をキャリア信号から抽出できるようにする。
【解決手段】 帯域分割部１１０は、キャリア信号ｘｐ（ｎ）を複数の帯域キャリア信号に分割する。埋め込み部１２０−０、１２０−１は、帯域キャリア信号Ｘ（ω_０）、Ｘ（ω_１）を埋め込み先帯域キャリア信号とし、この埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスにウェーブレット変換を施して、ウェーブレット係数を生成する。また、ウェーブレット係数に対して、電子透かし情報に対応した変調信号ｍ０、ｍ１による変調を施し、この変調後のウェーブレット係数に逆ウェーブレット変換を施し、電子透かし情報の埋め込まれた帯域キャリア信号を生成する。帯域合成部１３０は、この帯域キャリア信号と帯域分割部１１０が出力する他の帯域キャリア信号とを合成して出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子透かし情報の埋め込み技術に係り、特に空気中を伝播する音響信号への電子透かし情報の埋め込みおよび音響信号に埋め込まれた電子透かし情報の抽出に好適な装置、方法およびプログラムに関する。

音楽等のオーディオ信号を電子透かし情報の担い手であるキャリア信号とし、このオーディオ信号自体に電子透かし情報を埋め込む技術が各種提案されている（例えば特許文献１および２参照）。この埋め込み技術によれば、例えば電子透かし情報の埋め込まれたオーディオ信号の圧縮符号化データが復号化されて音として再生され、この音をマイクにより収音することにより得られるオーディオ信号が録音されて伝播する過程においても、録音されたオーディオ信号に電子透かし情報を留めておくことができる。従って、この埋め込み技術は、圧縮符号化データに電子透かし情報を埋め込む技術に比べて、幅広い用途に使用することができる。
特許第３６５９３２１号 特開２００６−２５１６７６号公報 特表２００７−５３５６９９号公報

ところで、キャリア信号たるオーディオ信号がアナログ形式で伝送され、あるいは音として空気中を伝搬する過程において、キャリア信号に様々な外乱が与えられると、キャリア信号に埋め込まれた電子透かし情報が変容し、電子透かし情報の抽出が困難になる、という問題があった。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、電子透かし情報の埋め込み後においてキャリア信号が外乱を受ける場合においても、安定して電子透かし情報をキャリア信号から抽出することができるロバスト性に優れた電子透かし情報の埋め込み伝送技術を提供することを目的とする。

この発明は、キャリア信号を帯域分割し、互いに異なる帯域に属する複数の帯域キャリア信号を出力する帯域分割手段と、前記帯域分割手段が出力した複数の帯域キャリア信号の少なくとも１つの帯域キャリア信号を電子透かし情報の埋め込み先である埋め込み先帯域キャリア信号とし、この埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスにウェーブレット変換を施して、ウェーブレット係数を生成するウェーブレット変換手段と、前記ウェーブレット変換手段が生成するウェーブレット係数に対して、電子透かし情報を示すシンボル列に対応した変調信号による変調を施す変調手段と、前記変調手段により電子透かし情報を示すシンボル列に対応した変調信号による変調が施されたウェーブレット係数に逆ウェーブレット変換を施し、電子透かし情報の埋め込まれた帯域キャリア信号を生成する逆ウェーブレット変換手段と、前記電子透かし情報の埋め込まれた帯域キャリア信号と前記帯域分割手段が出力する前記埋め込み先帯域キャリア信号以外の帯域キャリア信号とを合成し、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を出力する帯域合成手段とを具備する電子透かし情報の埋め込み装置を提供する。
また、この発明は、キャリア信号を帯域分割し、互いに異なる帯域に属する複数の帯域キャリア信号を出力する帯域分割手段と、前記帯域分割手段が出力した複数の帯域キャリア信号の少なくとも１つの帯域キャリア信号を電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先である埋め込み先帯域キャリア信号とし、前記埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスにウェーブレット変換を施して、ウェーブレット係数を生成するウェーブレット変換手段と、前記ウェーブレット変換手段が生成するウェーブレット係数の列を電子透かし情報を示すシンボル列の１シンボルに対応した長さの区間に区切り、区間毎に、電子透かし情報を示す各種のシンボルに対応した変調信号との相関を判定し、この相関の判定結果に基づいてウェーブレット係数列の各区間の変調に用いられた変調信号に対応したシンボル列を判定する電子透かし情報抽出手段とを具備する電子透かし情報の抽出装置を提供する。
かかる発明によれば、埋め込み装置では、キャリア信号を帯域分割することにより得られた複数の帯域キャリア信号のうちの少なくとも１つの帯域キャリア信号が埋め込み先帯域キャリア信号とされ、この埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの概形を示すと考えられる同振幅シーケンスのウェーブレット係数に電子透かし情報に対応した変調信号による変調が与えられる。そして、抽出装置では、キャリア信号を帯域分割することにより得られた複数の帯域キャリア信号のうちの少なくとも１つの帯域キャリア信号が埋め込み先帯域キャリア信号とされ、この埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの概形を示すと考えられる同振幅シーケンスのウェーブレット係数の列の各区間と電子透かし情報を示す各種のシンボルに対応した変調信号との相関が判定され、この判定結果に基づいてウェーブレット係数列の各区間の変調に用いられた変調信号に対応したシンボル列が判定される。ここで、電子透かし情報を示すシンボル列に対応した変調信号による変調の対象となる埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスのウェーブレット係数は、同振幅シーケンスの概形を示すものであり、キャリア信号が外乱を受ける場合でもその影響を受けにくい。従って、ロバスト性に優れた電子透かし情報の埋め込み伝送を実現することができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
＜第１実施形態＞
キャリア信号に電子透かし情報を埋め込んで伝送する埋め込み伝送技術は、電子透かし情報の抽出の際に電子透かし情報の埋め込まれていない元のキャリア信号を必要としないブラインド透かし方式の埋め込み伝送技術と、元のキャリア信号を必要とするノンブラインド透かし方式の埋め込み伝送技術に大別される。以下説明する第１実施形態は、前者のブラインド透かし方式の埋め込み伝送技術に属する。図１は、この発明の第１実施形態による電子透かし情報の埋め込み装置１００の構成を示すブロック図、図２は、同実施形態による電子透かし情報の抽出装置２００の構成を示すブロック図である。なお、埋め込み装置１００および抽出装置２００の各々は、キャリア信号へ電子透かし情報を埋め込む処理またはキャリア信号から電子透かし情報を抽出する処理を実行する専用のハードウェアとして実現してもよいし、埋め込み処理や抽出処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとして実現してもよい。この点は、第２実施形態以降の他の実施形態についても同様である。

まず、電子透かし情報の埋め込み装置１００について説明する。図１に示すように、埋め込み装置１００は、帯域分割部１１０と、帯域合成部１３０と、これらの間に介挿された複数の埋め込み部１２０−０、１２０−１、…と、変調信号生成部１４０とを有する。なお、図１では、図面が煩雑になるのを防ぐため、複数の埋め込み部１２０−０、１２０−１、…のうち２個の埋め込み部１２０−０および１２０−１のみが図示されている。

図３は、帯域分割部１１０の処理内容を説明する図である。本実施形態において、電子透かし情報の担い手となるキャリア信号は、オーディオ波形を一定のサンプリングレートでサンプリングしたオーディオサンプルｘｐ（ｎ）である。帯域分割部１１０は、このキャリア信号であるオーディオサンプルｘｐ（ｎ）の列を受け取って、互いに異なるＭ個の帯域に属する帯域キャリア信号に分割する。

さらに詳述すると、帯域分割部１１０は、窓掛け部と、帯域分割フィルタバンクとにより構成されている（図示略）。ここで、窓掛け部は、オーディオサンプルｘｐ（ｎ）の列を１ブロック当たりＮサンプル（Ｎ＝Ｍ／２）のブロックｘｐ（ｎ）（ｎ＝０〜Ｎ−１）に区切る処理と、現時点までの最新の２ブロック分のオーディオサンプルｘｐ（ｎ）（ｎ＝０〜２Ｎ−１）に窓関数を乗じて帯域分割フィルタバンクに供給する処理を繰り返す。窓関数としては、次式を満たす窓関数ｗ（ｎ）が好適である。この窓関数ｗ（ｎ）を用いた場合、帯域分割時と帯域合成時の窓掛け処理の際に信号の歪みを防止することができるという利点がある。

具体的には、次式に示すようなサイン窓が挙げられる。

帯域分割フィルタバンクは、各々、通過帯域中心角周波数がω_ｉ（ｉ＝０〜Ｍ−１）であるＭ個の複素係数ＢＰＦ（Band Pass Filter；帯域通過フィルタ）からなる。各通過帯域中心角周波数ω_ｉ（ｉ＝０〜Ｍ−１）に対応した各複素係数ＢＰＦは、窓掛け部から窓関数の乗算された２ブロック分のオーディオサンプルｘｐ（ｎ）（ｎ＝０〜２Ｎ−１）の列を受け取る都度、受け取ったオーディオサンプル列ｘｐ（ｎ）（ｎ＝０〜２Ｎ−１）に対して、各通過帯域中心角周波数ω_ｉに対応した複素係数を用いたＢＰＦ処理を施すことにより、オーディオサンプル列ｘｐ（ｎ）（ｎ＝０〜２Ｎ−１）に含まれた通過帯域中心角周波数ω_ｉの成分を示す複素スペクトラム係数Ｘ（ω_ｉ）を算出し、帯域キャリア信号として出力する。本実施形態では、このようにして帯域分割部１１０の帯域分割フィルタバンクから得られるＭ帯域分の各帯域キャリア信号のうち一部または全部の帯域の各帯域キャリア信号が電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込みを行う埋め込み先帯域キャリア信号となる。また、本実施形態では、複数の埋め込み先帯域キャリア信号を、帯域が隣り合ったもの同士の２つの埋め込み先帯域キャリア信号のペアに分け、電子透かし情報のシンボル列を構成する個々のシンボルを埋め込み先帯域キャリア信号の複数のペアに分散させて埋め込む。その際、本実施形態では、１つのシンボルを１つのペアをなす２個の埋め込み先帯域キャリア信号に埋め込む。なお、埋め込み先帯域キャリア信号の各ペアに埋め込むシンボル列は、同一種類の電子透かし情報を示すシンボル列を分解したシンボルであってもよいし、異なる複数種類の電子透かし情報のうちの１種類の電子透かし情報を示すシンボル列であってもよい。帯域分割により得られた複数の帯域キャリア信号のうちいずれを埋め込み先帯域キャリア信号とするかについては、埋め込み装置１００と抽出装置２００との間で合意されていればよく、埋め込み先帯域キャリア信号の選択方法は任意である。

図１において、埋め込み部１２０−０および１２０−１は、複素スペクトラム係数Ｘ（ω_０）の列からなる埋め込み先帯域キャリア信号と複素スペクトラム係数Ｘ（ω_１）の列からなる埋め込み先帯域キャリア信号のペアに対して、電子透かし情報を示すシンボルの埋め込みを行う手段である。図示を省略した他の埋め込み部１２０−２、１２０−３、…も各２個ずつのペアに分かれている。埋め込み部の各ペアは、各々に与えられる２帯域分の埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの低域成分（あるいは概形）に対し、埋め込み対象のシンボルを示す２相の変調信号を用いた振幅変調処理を施すことにより、シンボル列の埋め込みを行うものである。

変調信号生成部１４０は、電子透かし情報を示すシンボルをキャリア信号に埋め込むために、埋め込み対象であるシンボルを示し、同じ振幅および周波数を有し、かつ、互いに逆相関係にある２相の変調信号を発生する。２相の変調信号の振幅または周波数は、その変調信号が適用される埋め込み先帯域キャリア信号のペアの帯域に依存して決定される。なお、変調信号生成部１４０によって発生される変調信号の詳細については後述する。

次に、埋め込み部のペアを構成する各埋め込み部のうち埋め込み部１２０−０を例に各埋め込み部の構成を説明する。埋め込み部１２０−０において、絶対値検出部１２１は、次式に示す絶対値｜Ｘ（ω_０）｜を複素スペクトラム係数Ｘ（ω_０）の実数部Ｒｅ（Ｘ（ω_０））および虚数部Ｉｍ（Ｘ（ω_０））から算出する。この絶対値検出部１２１により順次算出される絶対値｜Ｘ（ω_０）｜の列が埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスである。

また、偏角検出部１２２は、次式に示す偏角Ａｒｇ（Ｘ（ω_０））を複素スペクトラム係数Ｘ（ω_０）の実数部Ｒｅ（Ｘ（ω_０））および虚数部Ｉｍ（Ｘ（ω_０））から算出する。

帯域分割部１２３は、絶対値検出部１２１から出力される埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスに対して帯域分割を施し、振幅シーケンスの概形と詳細とを分離する手段である。具体的には、帯域分割部１２３は、絶対値検出部１２１から得られる複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜の列、すなわち、埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスに対し、複素型離散ウェーブレット変換を施す手段である。周知の通り、離散ウェーブレット変換は、式（５）に示すような離散的なウェーブレット基底ψ_ｊ，ｋ（ｔ）が与えられている場合に、式（６）に示すように、任意の時間関数ｆ（ｔ）とこのウェーブレット基底ψ_ｊ，ｋ（ｔ）との内積であるウェーブレット係数Ｗｆ（ｊ，ｋ）を演算する変換式である。

この離散ウェーブレット変換により各種のｊ、ｋに対応したウェーブレット係数Ｗｆ（ｊ，ｋ）が得られると、元の時間関数ｆ（ｔ）は、各種のｊ，ｋに対応したウェーブレット基底ψ_ｊ，ｋ（ｔ）に対して、ウェーブレット係数Ｗｆ（ｊ，ｋ）を重み付け加算した一次結合として近似することができる。

複素ウェーブレット変換部である帯域分割部１２３は、例えば図４に示すようなフィルタバンクである。この複素ウェーブレット変換部は、複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜の列に対する離散ウェーブレット変換を行い、式（６）のウェーブレット係数Ｗｆ（ｊ，ｋ）に相当するものとして複素ウェーブレット係数を算出する。

図４に示すように、フィルタバンクである複素ウェーブレット変換部は、複素ウェーブレット係数の実数部を算出するツリーＴＲａと虚数部を算出するツリーＴＲｂとからなる。ツリーＴＲａにおいて、ＬＰＦ１２３１ａ、ＨＰＦ１２３２ａ、ダウンサンプラ１２３３ａおよび１２３４ａからなる部分は、絶対値検出部１２１から与えられる連続したＬ個の複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜に対し、レベル１の帯域分割を行う。さらに詳述すると、ＬＰＦ１２３１ａは、Ｌ個の複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜の列の中からｊ＝０のウェーブレット基底ψ_０,k（ｔ）とウェーブレット係数Ｗｆ（０，ｋ）との一次結合により近似可能な低域成分を選択し、この低域成分を示すＬ個のサンプルを出力する。ダウンサンプラ１２３３ａは、このＬＰＦ１２３１ａから出力されるＬ個のサンプルを２個に１個の割合で間引くことにより、Ｌ／２個のレベル１のウェーブレット係数ｘ_０の実数部ｘ_０ａを出力する。一方、ＨＰＦ１２３２ａは、Ｌ個の複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜の列の中から、ｊ＝０のウェーブレット基底ψ_０,k（ｔ）とウェーブレット係数Ｗｆ（０，ｋ）との一次結合に属しない高域成分を選択し、この高域成分を示すＬ個のサンプルを出力する。ダウンサンプラ１２３４ａは、このＨＰＦ１２３２ａから出力されるＬ個のサンプルを２個に１個の割合で間引くことにより、Ｌ／２個のレベル１のウェーブレット係数ｘ_１の実数部ｘ_１ａを出力する。

また、ツリーＴＲａにおいて、ＬＰＦ１２３５ａ、ＨＰＦ１２３６ａ、ダウンサンプラ１２３７ａおよび１２３８ａからなる部分は、ダウンサンプラ１２３３ａから与えられるＬ／２個の複素ウェーブレット係数の実数部ｘ_０ａに対し、レベル２の帯域分割を行う。さらに詳述すると、ＬＰＦ１２３５ａは、Ｌ／２個の複素ウェーブレット係数の実数部ｘ_０ａの列の中からｊ＝１のウェーブレット基底ψ_１,k（ｔ）とウェーブレット係数Ｗｆ（１，ｋ）との一次結合により近似可能な低域成分を選択し、この低域成分を示すＬ／２個のサンプルを出力する。ダウンサンプラ１２３７ａは、このＬＰＦ１２３５ａから出力されるＬ／２個のサンプルを２個に１個の割合で間引くことにより、Ｌ／４個のレベル２のウェーブレット係数の実数部ｘ_００ａを出力する。一方、ＨＰＦ１２３６ａは、Ｌ／２個の複素ウェーブレット係数ｘ_００の実数部ｘ_０ａの列の中から、ｊ＝１のウェーブレット基底ψ_１,k（ｔ）とウェーブレット係数Ｗｆ（１，ｋ）との一次結合に属しない高域成分を選択し、この高域成分を示すＬ／２個のサンプルを出力する。ダウンサンプラ１２３８ａは、このＨＰＦ１２３６ａから出力されるＬ／２個のサンプルを２個に１個の割合で間引くことにより、Ｌ／４個のレベル２のウェーブレット係数ｘ_０１の実数部ｘ_０１ａを出力する。

以上、ツリーＴＲａについて述べたが、ツリーＴＲｂもツリーＴＲａのものと同様なＬＰＦ１２３１ｂ、ＨＰＦ１２３２ｂ、ダウンサンプラ１２３３ｂおよび１２３４ｂからなる部分と、ＬＰＦ１２３５ｂ、ＨＰＦ１２３６ｂ、ダウンサンプラ１２３７ｂおよび１２３８ｂからなる部分とにより構成されている。そして、これらの各部の働きにより、絶対値検出部１２１から与えられる連続したＬ個の複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜の列から、Ｌ／２個のレベル１のウェーブレット係数ｘ_１の虚数部ｘ_１ｂ、Ｌ／４個のレベル２のウェーブレット係数ｘ_００の虚数部ｘ_００ｂおよびＬ／４個のレベル２のウェーブレット係数ｘ_０１の虚数部ｘ_０１ｂを算出して出力する。

図４に例示するように、複素ウェーブレット変換部である帯域分割部１２３がレベル２までの帯域分割を行う場合、絶対値検出部１２１が出力する複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜の列から、３種類のウェーブレット係数ｘ_１、ｘ_００およびｘ_０１の実数部および虚数部が得られる。これらのうちｊ＝０のウェーブレット基底ψ_０,k（ｔ）に対応したウェーブレット係数ｘ_１の絶対値｜ｘ_１｜は、埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンス（具体的には複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜のエンベロープ）の詳細な変化を表すものとなる。これに対し、ｊ＝１のウェーブレット基底ψ_１,k（ｔ）に対応したウェーブレット係数ｘ_００の絶対値｜ｘ_００｜は、埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスを最も大雑把に示すもの、すなわち、同振幅シーケンスの概形または低域成分を示すものとなる。

図１における絶対値検出部１２４は、帯域分割部１２３から出力される埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの各帯域成分、すなわち、各ウェーブレット係数ｘ_１、ｘ_００およびｘ_０１の実数部および虚数部に基づき、各ウェーブレット係数ｘ_１、ｘ_００およびｘ_０１の絶対値｜ｘ_１｜、｜ｘ_００｜および｜ｘ_０１｜を次式に従って算出する。

また、偏角検出部１２５は、帯域分割部１２３から得られる各ウェーブレット係数ｘ_１、ｘ_００およびｘ_０１の実数部および虚数部に基づき、各ウェーブレット係数ｘ_１、ｘ_００およびｘ_０１の偏角Ａｒｇ（ｘ_１）、Ａｒｇ（ｘ_００）およびＡｒｇ（ｘ_０１）を次式に従って算出する。

乗算器１２６および加算器１２７は、絶対値検出部１２４から出力される埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの各帯域成分の絶対値、すなわち、ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_１｜、｜ｘ_００｜および｜ｘ_０１｜のうち、最も低い帯域に属し、振幅シーケンスの概形を最もよく示していると考えられる絶対値｜ｘ_００｜に対し、振幅変調を施す振幅変調器を構成している。さらに詳述すると、乗算器１２６は、変調信号生成部１４０が埋め込み対象であるシンボル列に基づいて発生する変調信号Ａｍ_０を受け取り、この変調信号Ａｍ_０をウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００｜に乗算する。そして、加算器１２７は、この乗算結果とウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００｜とを加算し、振幅変調済みの絶対値（１＋Ａｍ_０）｜ｘ_００｜を出力する。ここで、変調信号Ａｍ_０は、−１から＋１までの振幅を持った基本的な変調信号ｍ_０に対し、変調強度Ａを乗算した信号である。変調強度Ａは、０から１までの範囲の中から選択される。Ａ＝１である場合、最大限の振幅変調が行われ、Ａ＝０である場合は無変調となる。この変調強度Ａは、帯域毎に要求されるシンボル埋め込みによる音質劣化の抑制効果、シンボルの外乱に対する耐性等に応じて決定される。

位相再結合部１２８ａは、加算器１２７から得られる振幅変調済みの絶対値（１＋Ａｍ_０）｜ｘ_００｜と偏角検出部１２５から得られる偏角Ａｒｇ（ｘ_００）とを再結合させて、埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの低域成分を示す複素ウェーブレット係数ｘ_００に戻す。また、位相再結合部１２８ａは、絶対値検出部１２４から得られるウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_１｜および｜ｘ_０１｜を所定の量子化ステップで量子化し、この量子化後の絶対値に偏角検出部１２５から得られる各ウェーブレット係数の偏角Ａｒｇ（ｘ_１）およびＡｒｇ（ｘ_０１）を各々再結合させて、複素ウェーブレット係数ｘ_１およびｘ_０１に戻す。このようにして得られる埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの各帯域成分（複素形式の帯域成分）である各ウェーブレット係数が位相再結合部１２８ｂおよび帯域合成部１２９の処理対象となる。

ここで、位相再結合部１２８ａが振幅変調の対象とならないウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_１｜および｜ｘ_０１｜に量子化処理を施すのは次の理由によるものである。まず、隣接した帯域のウェーブレット係数同士は、周波数領域で実用的に完全といえる程度までは分離されておらず、オーバラップしている。従って、隣接した帯域のウェーブレット係数のうち振幅変調の対象（電子透かし情報の埋め込み先）とはならないウェーブレット係数に何ら処理を施さずに後述の複素ウェーブレット逆変換に用いると、そのウェーブレット係数がオーディオサンプル列から電子透かしを抽出する際に外乱として働くことになる。しかし、その一方、振幅変調の対象（電子透かし情報の埋め込み先）とはならないウェーブレット係数を完全に除去し、振幅変調済みのウェーブレット係数のみを用いて後述の複素ウェーブレット逆変換を行うと、電子透かし情報の埋め込まれたオーディオサンプル列の音質の劣化につながる。そこで、抽出時における電子透かし情報の抽出精度と音質とのトレードオフを考慮し、抽出精度と音質の両方を適度に満足させるように、振幅変調の対象とならないウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_１｜および｜ｘ_０１｜については量子化処理を施すようにしているのである。

以上述べた位相再結合部１２８ａの処理を経た複素ウェーブレット係数ｘ_１、ｘ_００およびｘ_０１は、帯域合成部１２９に引き渡される。この帯域合成部１２９は、複素ウェーブレット逆変換部である。この複素ウェーブレット逆変換部は、位相再結合部１２８ａから引き渡される３種類の複素ウェーブレット係数ｘ_１、ｘ_００およびｘ_０１に複素ウェーブレット逆変換を施し、複素スペクトル係数の絶対値｜Ｘ’（ω_０）｜を出力する。この複素ウェーブレット逆変換は、前掲図４の処理を全く逆にしたものである。すなわち、例えば実数部に着目すると、Ｌ／４個の複素ウェーブレット係数の実数部ｘ_００ａの各間に零サンプルを挿入する２倍アップサンプリングを行った後、フィルタ１２３５ａと逆の伝達関数を持ったフィルタ処理を施すとともに、Ｌ／４個の複素ウェーブレット係数の実数部ｘ_０１ａの各間に零サンプルを挿入する２倍アップサンプリングを行った後、フィルタ１２３６ａと逆の伝達関数を持ったフィルタ処理を施し、両フィルタ処理の結果を加算する。これにより、Ｌ／２個の複素ウェーブレット係数の実数部ｘ_０ａが得られる。このような処理をツリーＴＲａの先端から根本に向けて、また、ツリーＴＲｂの先端から根本に向けて繰り返すことにより複素型離散ウェーブレット変換前の状態に戻すのである。

位相再結合部１２８ｂは、このようにして帯域合成部１２９から得られる複素スペクトル係数の絶対値｜Ｘ’（ω_０）｜に対し、偏角検出部１２２から出力される偏角Ａｒｇ（Ｘ（ω_０））を再結合させ、複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_０）を算出する。
以上が埋め込み部１２０−０の詳細である。

埋め込み部１２０−１も埋め込み部１２０−０と基本的に同様な構成であり、帯域分割部１１０から得られる複素スペクトル係数Ｘ（ω_１）の振幅シーケンスの概形に対し、埋め込み部１２０−０が埋め込みを行うのと同じシンボル列を埋め込む。ただし、埋め込み部１２０−１の乗算器１２６に相当するものには、埋め込み部１２０−０の乗算器１２６に与えられる変調信号Ａｍ_０に対して、周波数および振幅が同じであり、かつ、逆相関係にある変調信号Ａｍ_１が変調信号生成部１４０から供給される。

ここで、変調信号Ａｍ_０およびＡｍ_１とこれらを用いた振幅変調の対象とのタイミング関係を説明するとともに、埋め込み対象であるシンボルと変調信号Ａｍ_０およびＡｍ_１との関係を説明する。図５（ａ）および（ｄ）は、帯域分割部１１０が出力する複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_１）｜および｜Ｘ（ω_０）｜を各々示している。また、図５（ｂ）および（ｅ）は、シンボルの埋め込み先となる複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００｜のうち埋め込み部１２０−１において得られる絶対値｜ｘ_００（ω_１）｜および埋め込み部１２０−０において得られる絶対値｜ｘ_００（ω_０）｜を各々示している。そして、図５（ｃ）および（ｆ）は、変調信号生成部１４０が出力する変調信号Ａｍ_０およびＡｍ_１を各々示している。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、埋め込み部１２０−１では、帯域分割部１１０から出力されるＬ個の複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_１）｜を単位として複素型離散ウェーブレット変換が実行され、このＬ個の複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_１）｜から得られるＬ／４個の複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００（ω_１）｜が１シンボルの埋め込み先となる。また、図５（ｄ）、（ｅ）に示すように、埋め込み部１２０−０では、帯域分割部１１０から出力されるＬ個の複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜を単位として複素型離散ウェーブレット変換が実行され、このＬ個の複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜から得られるＬ／４個の複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００（ω_０）｜が１シンボルの埋め込み先となる。図５（ｃ）、（ｆ）に示すように、変調信号生成部１４０は、Ｌ／４個分の複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００（ω_１）｜または｜ｘ_００（ω_０）｜の長さを１周期とする三角波の変調信号Ａｍ_１およびＡｍ_０を出力する。ここで、埋め込み対象のシンボルｂがビット“０”である場合、変調信号Ａｍ_１は前半が山、後半が谷となるのに対し、変調信号Ａｍ_０は前半が谷、後半が山となる。また、埋め込み対象のシンボルｂがビット“１”である場合、変調信号Ａｍ_１は前半が谷、後半が山となるのに対し、変調信号Ａｍ_０は前半が山、後半が谷となる。このように同一シンボルを表す変調信号Ａｍ_１およびＡｍ_０は、互いに逆相関係となり、また、個々の変調信号Ａｍ_１またはＡｍ_０は、各々が表すシンボルの種類により波形が異なったものとなる。

埋め込み部１２０−１および１２０−０は、以上のような共通のシンボルに基づいて発生された変調信号Ａｍ_１およびＡｍ_０を受け取り、各変調信号Ａｍ_１およびＡｍ_０を各々用いた振幅変調を複素スペクトラム係数Ｘ（ω_１）およびＸ（ω_０）の振幅シーケンスの概形を示す複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００（ω_１）｜および｜ｘ_００（ω_０）｜に各々施し、共通のシンボルが埋め込まれた複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_０）およびＸ’（ω_１）を発生するのである。

そして、図１における帯域合成部１３０は、この埋め込み部１２０−０および１２０−１から得られる埋め込み先帯域キャリア信号（複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_０）およびＸ’（ω_１））と、他の埋め込み部の各ペアから得られる埋め込み先帯域キャリア信号と、帯域分割部１１０から出力される埋め込み先帯域キャリア信号以外の帯域キャリア信号を時間領域の信号に戻して加算するとともに窓掛け処理を行い、電子透かし情報の埋め込まれたオーディオサンプル列ｘｐ’（ｎ）を出力する。

さて、上述した帯域分割部１１０は、キャリア信号を時間軸上においてオーバラップしたブロックに区切って帯域分割を行った。これに対し、埋め込み部１２０−０および１２０−１内の帯域分割部１２３が複素ウェーブレット変換部である態様では、同帯域分割部１２３は、埋め込み先帯域キャリア信号たる複素スペクトラム係数の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜および｜Ｘ（ω_１）｜の各列を時間軸上においてオーバラップしないＬ個の絶対値からなるブロックに各々区切り、複素型離散ウェーブレット変換を行い、変調信号生成部１４０は、このブロック単位で１ビット分の変調信号Ａｍ_１およびＡｍ_０を発生し、振幅変調を行わせる。このように帯域分割とシンボルの埋め込みとでブロックの区切り方が異なる理由は次の通りである。

まず、帯域分割部１１０では、高い周波数分解能が必要なため、ＦＦＴの基底関数のような複素指数関数列を想定して帯域分割を行っている。このため、ブロック間のオーバラップを設けないで帯域分割・合成を行うと、合成時にブロックの両端で信号のレベルの不連続または位相の不連続が生じる。そこで、このような不具合の発生を回避するため、帯域分割部１１０では、キャリア信号を時間軸上においてオーバラップしたブロックに区切って帯域分割を行っている。

一方、シンボルの埋め込みでは、シンボルを埋め込む各ブロック（この例ではＬ／４個分の複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００（ω_１）｜または｜ｘ_００（ω_０）｜）を時間軸上においてオーバラップさせると、シンボルの抽出時に相前後して埋め込まれたシンボル間の干渉が発生する可能性がある。このような干渉が発生するのは好ましくない。また、帯域分割部１２３として複素ウェーブレット変換部を用いる態様では、埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの“概形（低い周波数から高い周波数まで一定程度含まれている）”にシンボルを埋め込めば足りるので、複素型離散ウェーブレット変換では厳密な周波数分割が要求されない。そこで、埋め込み先帯域キャリア信号を時間軸上においてオーバラップしないブロックに各々区切り、複素型離散ウェーブレット変換を行っているのである。
以上が図１に示す埋め込み装置１００の詳細である。

次に図２を参照し、電子透かし情報の抽出装置２００について説明する。抽出装置２００において、帯域分割部２１０は、埋め込み装置１００の帯域分割部１１０と同じ構成を有する。この帯域分割部２１０は、電子透かし情報が埋め込まれたオーディオサンプルｘｐ’（ｎ）の列を受け取り、このオーディオサンプルｘｐ’（ｎ）の列から例えばＭ個の帯域に属する複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_ｋ）（ｋ＝０〜Ｍ−１）を生成する。

絶対値検出部２２１−０、帯域分割部２２３−０および絶対値検出部２２４−０からなる部分は、埋め込み装置１００の埋め込み部１２０−０内の絶対値検出部１２１、帯域分割部１２３および絶対値検出部１２４からなる部分と同様な役割を果たす部分である。すなわち、この部分は、帯域分割部２１０から得られる複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_０）の絶対値｜Ｘ’（ω_０）｜を求め、この絶対値｜Ｘ’（ω_０）｜の列に複素型離散ウェーブレット変換を施し、この結果得られる複素ウェーブレット係数の１つの絶対値、すなわち、埋め込み装置１００において変調信号Ａｍ_０による振幅変調が施された絶対値（１＋Ａｍ_０）｜ｘ_００（ω_０）｜を算出する。同様に、絶対値検出部２２１−１、帯域分割部２２３−１および絶対値検出部２２４−１からなる部分は、埋め込み装置１００の埋め込み部１２０−１内の絶対値検出部１２１、帯域分割部１２３および絶対値検出部１２４からなる部分と同様な役割を果たす部分である。すなわち、この部分は、埋め込み装置１００において変調信号Ａｍ_１による振幅変調が施された複素ウェーブレット係数の絶対値（１＋Ａｍ_１）｜ｘ_００（ω_１）｜を、帯域分割部２１０が出力する複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_１）から算出する。

そして、除算器２５１は、次式に示すように、絶対値検出部２２４−１の出力情報を絶対値検出部２２４−０の出力情報により除算し、その除算結果である変調波形データｍを出力する。

ここで、複素ウェーブレット係数ｘ_００（ω_１）と複素ウェーブレット係数ｘ_００（ω_０）は、隣接した帯域の複素スペクトラム係数から得られたものであるため、互いに近似した値となる。また、電子透かし情報の埋め込まれたオーディオサンプルｘｐ’（ｎ）の列の伝搬中、様々な外乱が発生し、この外乱に基づくノイズがオーディオサンプルｘｐ’（ｎ）に混入する場合もあるが、このノイズは同相成分となって複素ウェーブレット係数ｘ_００（ω_１）と複素ウェーブレット係数ｘ_００（ω_０）に含まれることとなる。従って、上記式（１３）の除算において、同相ノイズを含んだ複素ウェーブレット係数｜ｘ_００（ω_１）｜および｜ｘ_００（ω_０）｜が相殺し、変調波形データｍは、理想的には次式（１４）に示すように、電子透かし情報のビットｂを示す変調信号Ａｍ_１およびＡｍ_０のみに依存した値に近似することができる。

オフセット除去部２５２ａは、過去一定期間内に出力された変調波形データｍの平均値（すなわち、移動平均値）を求めて、それをオフセットとして、変調波形データｍから減算する。これにより変調波形データｍからオフセット成分（直流成分）が除去される。

正規化部２５２ｂは、オフセット除去部２５２ａから過去一定期間内に出力された変調波形データｍの絶対値の最大値を求め、オフセット除去部２５２ａから現在出力された変調波形データｍをこの最大値によって除算することにより正規化し、正規化された変調波形データｍｎを出力する。

電子透かし情報抽出部２６０は、正規化された変調波形データｍｎから電子透かし情報を示すシンボルｂを抽出する手段であり、バッファ２６１と、変調信号生成部２６２と、相関係数演算部２６３と、相関判定部２６４とを有する。バッファ２６１は、正規化部２５２ｂから出力された最新のＬ／４個の変調波形データｍｎを記憶するバッファである。変調信号生成部２６２、相関係数演算部２６３および相関判定部２６４の動作は、正規化部２５２ｂから出力される変調波形データｍｎにおけるシンボルの区切り位置を見つけるまでの同期捕捉期間とそれ以降の同期維持期間とで異なったものとなる。

まず、同期捕捉期間中、変調信号生成部２６２は、バッファ２６１が新規な変調波形データｍｎを正規化部２５２ｂから取り込んで記憶する毎に、埋め込み装置１００の変調信号生成部１４０側におけるビット“０”に対応した変調信号ｍ_１（変調強度Ａを乗算する前の振幅が±１の変調信号）と同様な波形の変調信号とビット“１”に対応した変調信号ｍ_１と同様な波形の変調信号とを生成する。また、相関係数演算部２６３は、バッファ２６１内のＬ／４個の変調波形データｍｎと変調信号生成部２６２が生成するビット“０”に対応した変調信号との相関を示す相関係数Ｒ０を算出するとともに、バッファ２６１内のＬ／４個の変調波形データｍｎと変調信号生成部２６２が生成するビット“１”に対応した変調信号との相関を示す相関係数Ｒ１を算出する。そして、相関判定部２６４は、バッファ２６１に新規な変調波形データｍｎが記憶される毎に得られる相関係数Ｒ０およびＲ０の変化の状況に基づいて、変調波形データｍｎにおけるビットｂの区切り位置を判定する。具体的には、相関係数Ｒ０またはＲ１のピークがＬ／４サンプルの周期で発生していることが判明した場合、そのピークの発生点がビットｂの区切り位置であると判定し、次に述べる同期維持の期間の動作に移行する。

同期維持期間中、変調信号生成部２６２は、１個のシンボルｂを表現するＬ／４個の変調波形データｍｎがバッファ２６１に書き込まれる毎に、ビット“０”に対応した変調信号とビット“１”に対応した変調信号を生成する。また、相関係数演算部２６３は、バッファ２６１内のＬ／４個の変調波形データｍｎとビット“０”に対応した変調信号との相関を示す相関係数Ｒ０を算出するとともに、バッファ２６１内のＬ／４個の変調波形データｍｎとビット“１”に対応した変調信号との相関を示す相関係数Ｒ１を算出する。そして、相関判定部２６４は、Ｒ０＞Ｒ１である場合には、抽出結果である電子透かし情報のシンボルｂとしてビット“０”を出力し、Ｒ１＞Ｒ０である場合には、抽出結果である電子透かし情報のシンボルｂとしてビット“１”を出力する。

以上が、埋め込み先帯域キャリア信号のペアの１つから電子透かし情報のシンボルを抽出するための構成の詳細である。埋め込み装置１００側において、埋め込み先帯域キャリア信号の複数のペアに電子透かし情報のシンボル列を分散させて埋め込んでいる場合には、抽出装置２００では、帯域分割部２１０から得られる埋め込み先帯域キャリア信号の各ペアについて、以上説明した構成によりシンボルの抽出を実施し、抽出したシンボルを集めて元の電子透かし情報を再現することとなる。
以上が本実施形態の詳細である。

本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）本実施形態において埋め込み装置１００では、特許文献１〜３に開示の技術とは異なり、埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００（ω_１）｜または｜ｘ_００（ω_０）｜に対し、電子透かし情報に対応した変調信号による振幅変調を行っている。この複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００（ω_１）｜または｜ｘ_００（ω_０）｜は、埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの概形を示すものであり、キャリア信号が外乱を受ける場合でもその影響を受けにくい。従って、ロバスト性に優れた電子透かし情報の埋め込み伝送を実現することができる。

（２）埋め込み先帯域キャリア信号をブロックに区切って、ブロックの中から変調信号を作用させる部分を切り出す場合において、この切り出しのための手段として、ＦＦＴを用いると、電子透かし情報の抽出時にブロック境界においてアーティファクト（振幅や位相の不連続）が生じる。このため、切り出しのための手段としてＦＦＴを用いるときには、特許文献３に開示のように、埋め込み先帯域キャリア信号を時間軸上においてオーバラップしたブロックに区切る必要がある。しかし、埋め込み先帯域キャリア信号をこのようなオーバラップしたブロックに区切って、電子透かし情報のビットを各ブロックに埋め込むと、電子透かし情報の抽出時に隣接するビット間の干渉が発生するので好ましくない。これに対し、本実施形態では、上記切り出しのための手段として、ＦＦＴのような周波数分割手段ではなく、時間・周波数的な分割を行うウェーブレット変換を使用している。従って、抽出時のアーティファクトを発生させることなく、埋め込み先帯域キャリア信号を時間軸上においてオーバラップしないブロックに区切って、埋め込み先帯域キャリア信号の中から変調信号を作用させる部分を切り出す処理を行うことができ、抽出時における隣接ビットの干渉を回避することができる。

（３）本実施形態において埋め込み装置１００では、２個の埋め込み先帯域キャリア信号を用い、これらの振幅シーケンスの複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００（ω_１）｜および｜ｘ_００（ω_０）｜に対し、電子透かし情報に対応した波形を持った２相の変調信号であって、互いに逆相関係にある２相の変調信号により振幅変調を施すことより、電子透かし情報のキャリア信号への埋め込みを行っている。従って、抽出装置２００側では、変調に用いられた変調信号を大きな振幅で抽出することができ、安定して電子透かし情報をキャリア信号から抽出することができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態は、ブラインド透かし方式の埋め込み伝送技術に属する上記第１実施形態をノンブラインド透かし方式に変更したものである。図示は省略したが、本実施形態における電子透かし情報の埋め込み装置は、上記第１実施形態における埋め込み装置１００において例えば埋め込み部１２０−１を省略し、埋め込み部１２０−０のみを帯域分割部１１０および帯域合成部１３０間に介挿した構成となっている。

図６は本実施形態における電子透かし情報の抽出装置２００Ａの構成を示すブロック図である。この抽出装置２００Ａは、上記第１実施形態における抽出装置２００に対し、帯域分割部２１０’を追加し、同抽出装置２００の絶対値検出部２２１−１、帯域分割部２２３−１および絶対値検出部２２４−１を絶対値検出部２２１−０’、帯域分割部２２３−０’および絶対値検出部２２４−０’に置き換えた構成となっている。なお、図７では、オフセット除去部２５２ａ以降の部分の図示が省略されている。

本実施形態において、電子透かし情報の埋め込まれたオーディオサンプル列ｘｐ’（ｎ）が帯域分割部２１０に供給されるのに同期し、電子透かし情報の埋め込まれていない元のオーディオサンプル列ｘｐ（ｎ）が帯域分割部２１０’に供給される。帯域分割部２１０’は、元のオーディオサンプル列ｘｐ（ｎ）の帯域分割を行い、帯域分割部２１０が出力する複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_０）と同じ帯域の複素スペクトラム係数Ｘ（ω_０）を出力する。そして、絶対値検出部２２１−０’、帯域分割部２２３−０’および絶対値検出部２２４−０’からなる部分は、絶対値検出部２２１−０、帯域分割部２２３−０および絶対値検出部２２４−０からなる部分が複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_０）に対して行う処理と全く同じ処理を複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_０）に対して行う。

この結果、既に第１実施形態において述べたように、絶対値検出部２２４−０からは、シンボルに応じた変調信号Ａｍ_０による振幅変調が施された複素ウェーブレット係数の絶対値（１＋Ａｍ_０）｜ｘ_００（ω_０）｜が出力される。一方、絶対値検出部２２４−０’からは、変調信号Ａｍ_０による振幅変調が施されていない複素ウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００（ω_０）｜が出力される。そして、除算器２５１では、絶対値検出部２２４−０の出力データ（１＋Ａｍ_０）｜ｘ_００（ω_０）｜が絶対値検出部２２４−０’の出力データ｜ｘ_００（ω_０）｜によって除算され、除算結果（１＋Ａｍ_０）が変調波形データとして出力される。この変調波形データからシンボルを抽出する処理の内容は上記第１実施形態と同様である。

＜第３実施形態＞
上記第１実施形態では、オーディオサンプル列ｘｐ（ｎ）の所定の帯域の複素スペクトラム係数の振幅シーケンスの概形を示す複素ウェーブレット係数に対し、シンボルに応じた変調信号を用いた振幅変調を施すことによりシンボルの埋め込みを行った。これに対し、本実施形態では、オーディオサンプル列ｘｐ（ｎ）の所定の帯域の複素スペクトラム係数の振幅シーケンスの概形を示す複素ウェーブレット係数に対し、シンボルに応じた変調信号を用いた位相変調を施すことによりシンボルの埋め込みを行う。さらに詳述すると、本実施形態では、オーディオサンプル列ｘｐ（ｎ）の隣接する２つの帯域の各複素スペクトラム係数の振幅シーケンスの各複素ウェーブレット係数が、電子透かし情報に応じた位相差を持つように位相変調を行う。

図７は本実施形態による電子透かし情報の埋め込み装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。この埋め込み装置１００Ｂにおいて、埋め込み部１２０−０Ｂおよび１２０−１Ｂは、上記第１実施形態の埋め込み装置１００の埋め込み部１２０−０および１２０−１の一部を変更した構成となっている。また、埋め込み装置１００Ｂでは、上記第１実施形態における変調信号生成部１４０が変調信号生成部１４０Ｂに置き換えられている。他の部分の構成は、基本的に上記第１実施形態の埋め込み装置１００と同様である。

埋め込み部１２０−０Ｂにおいて、偏角検出部１２５は、上記第１実施形態と同様、帯域分割部１２３から出力される各ウェーブレット係数の実数部および虚数部に基づき、各ウェーブレット係数ｘ_１、ｘ_００およびｘ_０１の偏角Ａｒｇ（ｘ_１）、Ａｒｇ（ｘ_００）およびＡｒｇ（ｘ_０１）を算出する。加算器１２５ａは、これらの偏角のうち例えば偏角Ａｒｇ（ｘ_００）に変調信号生成部１４０Ｂから与えられる変調信号Δｐ_０を加算する。

位相再結合部１２８ａは、絶対値検出部１２４から得られるウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_００｜と加算器１２５ａから得られる位相変調済みの偏角Ａｒｇ（ｘ_００）＋Δｐ_０を再結合させて、複素ウェーブレット係数ｘ_００に戻す。また、位相再結合部１２８ａは、絶対値検出部１２４から得られるウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_１｜を所定の量子化ステップで量子化し、この量子化後の絶対値に偏角検出部１２５から得られる偏角Ａｒｇ（ｘ_１）を再結合させて、複素ウェーブレット係数ｘ_１に戻す。また、位相再結合部１２８ａは、絶対値検出部１２４から得られるウェーブレット係数の絶対値｜ｘ_０１｜を所定の量子化ステップで量子化し、この量子化後の絶対値に偏角検出部１２５から得られる偏角Ａｒｇ（ｘ_０１）を再結合させて、複素ウェーブレット係数ｘ_０１に戻す。このようにして得られる３種類の複素ウェーブレット係数ｘ_１、ｘ_００およびｘ_０１が帯域合成部１２９（図１参照）の処理対象となる。

埋め込み部１２０−１Ｂは、埋め込み部１２０−０Ｂと同様な処理を帯域分割部１１０（図１参照）から得られる複素スペクトラム係数Ｘ（ω_１）に施す。ただし、埋め込み部１２０−１Ｂの加算器１２５ａに相当するものには、埋め込み部１２０−０Ｂの加算器１２５ａに与えられる変調信号Δｐ_０と協働してシンボルに応じた位相差を表現する変調信号Δｐ_１が変調信号生成部１４０Ｂから供給される。

さらに詳述すると、変調信号生成部１４０Ｂは、上記第１実施形態の変調信号ｍ_１およびｍ_０と同様な相補対称な三角波の変調信号Δｐ_１およびΔｐ_０を出力するが、１周期分（１ビット分）の変調信号Δｐ_１−Δｐ_０が出力される間、変調信号の差分Δｐ_１−Δｐ_０は、−Ｒから＋Ｒまでの変化するようになっている（ただし、Ｒはπ以下の値）。その変化の態様は、電子透かし情報を示すシンボルがビット“０”であるかビット“１”であるかにより決定される。

図８は、本実施形態における電子透かし情報の抽出装置２００Ｂの構成を示すブロック図である。この抽出装置２００Ｂは、上記第１実施形態における抽出装置２００における帯域分割部２２３−１および２２３−０の後段の絶対値検出部２２４−１および２２４−０と除算器２５１を、偏角検出部２２５−１および２２５−０と減算器２５３に置き換えた構成となっている。

この構成において、絶対値検出部２２１−０、帯域分割部２２３−０および偏角検出部２２５−０からなる部分は、埋め込み装置１００Ｂの埋め込み部１２０−０Ｂ内の絶対値検出部１２１、帯域分割部１２３および偏角検出部１２５からなる部分と同様な役割を果たす部分である。すなわち、この部分は、帯域分割部２１０から得られる複素スペクトラム係数Ｘ（ω_０）の絶対値｜Ｘ（ω_０）｜を求め、この絶対値｜Ｘ（ω_０）｜の列に複素型離散ウェーブレット変換を施し、この結果得られる複素ウェーブレット係数の１つの偏角、すなわち、埋め込み装置１００Ｂにおいて変調信号Δｐ_０による位相変調が施された偏角Ａｒｇ（ｘ_００（ω_０））＋Δｐ_０を算出する。同様に、絶対値検出部２２１−１、帯域分割部２２３−１および偏角検出部２２５−１からなる部分は、埋め込み装置１００Ｂの埋め込み部１２０−１Ｂ内の絶対値検出部１２１、帯域分割部１２３および偏角検出部１２５からなる部分と同様な役割を果たす部分である。すなわち、この部分は、埋め込み装置１００Ｂにおいて変調信号Δｐ_１による位相変調が施された複素ウェーブレット係数の偏角Ａｒｇ（ｘ_００（ω_１））＋Δｐ_１を、帯域分割部２１０が出力する複素スペクトラム係数Ｘ（ω_１）から算出する。

そして、減算器２５３は、この両偏角の差分｛Ａｒｇ（ｘ_００（ω_１））＋Δｐ_１｝−｛Ａｒｇ（ｘ_００（ω_０））＋Δｐ_０｝を算出する。ここで、偏角Ａｒｇ（ｘ_００（ω_１））と偏角Ａｒｇ（ｘ_００（ω_０））は隣接する帯域のものであるので両者は近似していると考えられる。従って、減算器２５３から得られる減算結果は、Δｐ_１−Δｐ_０に近い値となる。そして、正規化部２５２ｂ以降の部分により、この減算結果Δｐ_１−Δｐ_０から電子透かし情報を示すシンボルを抽出する処理が行われる。この処理の内容は、上記第１実施形態と基本的に同様なので説明を省略する。

＜第４実施形態＞
本実施形態は、ブラインド透かし方式の埋め込み伝送技術に属する上記第３実施形態をノンブラインド透かし方式に変更したものである。図示は省略したが、本実施形態における電子透かし情報の埋め込み装置は、上記第３実施形態における埋め込み装置１００Ｂにおいて例えば埋め込み部１２０−１Ｂを省略し、埋め込み部１２０−０Ｂのみを帯域分割部１１０および帯域合成部１３０間に介挿した構成となっている。また、埋め込み部１２０−０Ｂが位相変調に用いる変調信号Δｐ０は、電子透かし情報を示すシンボルに応じた位相で−Ｒから＋Ｒ（Ｒはπ以下の値）まで変化する三角波となっている。

図９は本実施形態における電子透かし情報の抽出装置２００Ｃの構成を示すブロック図である。この抽出装置２００Ｃは、上記第３実施形態における抽出装置２００Ｂに対し、帯域分割部２１０’を追加し、同抽出装置２００Ｂの絶対値検出部２２１−１、帯域分割部２２３−１および偏角検出部２２５−１を絶対値検出部２２１−０’、帯域分割部２２３−０’および偏角検出部２２５−０’に置き換えた構成となっている。なお、図１０では、オフセット除去部２５２ａ以降の部分の図示が省略されている。

上記第２実施形態と同様、本実施形態においても、電子透かし情報の埋め込まれたオーディオサンプル列ｘｐ’（ｎ）が帯域分割部２１０に供給されるのに同期し、電子透かし情報の埋め込まれていない元のオーディオサンプル列ｘｐ（ｎ）が帯域分割部２１０’に供給される。帯域分割部２１０’は、元のオーディオサンプル列ｘｐ（ｎ）の帯域分割を行い、帯域分割部２１０が出力する複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_０）と同じ帯域の複素スペクトラム係数Ｘ（ω_０）を出力する。そして、絶対値検出部２２１−０’、帯域分割部２２３−０’および偏角検出部２２５−０’からなる部分は、絶対値検出部２２１−０、帯域分割部２２３−０および偏角検出部２２５−０からなる部分が複素スペクトラム係数Ｘ’（ω_０）に対して行う処理と全く同じ処理を複素スペクトラム係数Ｘ（ω_０）に対して行う。

この結果、既に第３実施形態において述べたように、偏角検出部２２５−０からは、電子透かし情報に応じた変調信号Δｐ_０による位相変調が施された複素ウェーブレット係数の偏角Ａｒｇ（ｘ_００（ω_０））＋Δｐ_０が出力される。一方、偏角検出部２２５−０’からは、変調信号Δｐ_０による位相変調が施されていない複素ウェーブレット係数の偏角Ａｒｇ（ｘ_００（ω_０））が出力される。そして、減算器２５３では、偏角検出部２２５−０の出力データＡｒｇ（ｘ_００（ω_０））＋Δｐ_０から偏角検出部２２５−０’の出力データＡｒｇ（ｘ_００（ω_０））が減算され、減算結果Δｐ_０が変調波形データとして出力される。この変調波形データから電子透かし情報を示すシンボルを抽出する処理の内容は上記第１実施形態と同様である。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の第１〜第４実施形態を説明したが、この発明には、他にも各種の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）ブラインド透かし方式に対応した上記第１実施形態、第３実施形態では、帯域分割により得られた複数の帯域キャリア信号のうち最も低周波側の隣接する２個の帯域キャリア信号を埋め込み先帯域キャリア信号としたが、２個の埋め込み先帯域キャリア信号は、必ずしも隣接する帯域のものでなくてもよい。

（２）上記各実施形態では、１周期の前半と後半とで山から谷へまたは谷から山へ変化する三角波を変調信号として用いたが、変調信号の波形は任意である。例えば図１０に例示するように、電子透かし情報のシンボルｂがビット“０”であるときは変調信号ｍ_１（ｍ_０）の前半が山（谷）、後半が平坦な零レベルとなり、ビット“１”であるときは変調信号ｍ_１（ｍ_０）の前半が平坦な零レベル、後半が山（谷）となるような変調信号ｍ_１およびｍ_０を発生してもよい。

（３）上記各実施形態では、帯域分割部１２３が発生する複数種類の複素ウェーブレット係数のうち埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスの概形を最もよく表わす１種類の複素ウェーブレット係数に電子透かし情報に応じた変調を施した。しかし、複数種類の複素ウェーブレット係数に電子透かし情報に応じた変調を施すようにしてもよい。この場合、複素ウェーブレット係数のレベルが異なると複素ウェーブレット係数の１ブロック当たりの個数が変わるので、変調信号の１周期分のサンプル数は変調対象である複素ウェーブレット係数の１ブロック当たりの個数に合わせる必要がある。

（４）上記各実施形態において、１個のシンボルは、２値を表すビットであったが、１つのシンボルを表す変調波形を３種類以上用意し、１シンボル当たり３値以上を表すシンボルを埋め込み先帯域キャリア信号に埋め込んでもよい。

この発明の第１実施形態による電子透かし情報の埋め込み装置１００の構成を示すブロック図である。 同実施形態による電子透かし情報の抽出装置２００の構成を示すブロック図である。 同実施形態における埋め込み装置１００の帯域分割部１１０の処理内容を示す図である。 同実施形態における帯域分割部１２３による複素型離散ウェーブレット変換の処理内容を示す図である。 同実施形態において変調信号ｍ_０およびｍ_１とこれらを用いた振幅変調の対象とのタイミング関係を説明するとともに、埋め込み対象である電子透かし情報のビットｂと変調信号ｍ_０およびｍ_１との関係を説明するタイムチャートである。 この発明の第２実施形態による電子透かし情報の抽出装置２００Ａの構成を示すブロック図である。 この発明の第３実施形態による電子透かし情報の埋め込み装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。 同実施形態による電子透かし情報の抽出装置２００Ｂの構成を示すブロック図である。 この発明の第４実施形態による電子透かし情報の抽出装置２００Ｃの構成を示すブロック図である。 変調信号ｍ_０およびｍ_１の他の例を示す波形図である。

符号の説明

１００，１００Ｂ……埋め込み装置、２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ……抽出装置、１１０，２１０，２１０’……帯域分割部、１２０−０，１２０−１，１２０−０Ｂ，１２０−１Ｂ……埋め込み部、１２１，１２４，２２１−０，２２１−１，２２４−０，２２４−１，２２１−０’，２２４−０’……絶対値検出部、１２２，１２５，２２５−０，２２５−１，２２５−０’……偏角検出部、１２８ａ，１２８ｂ……位相再結合部、１２３，２２３−０，２２３−１，２２３−０’……帯域分割部、１２９……帯域合成部、１４０，１４０Ｂ……変調信号生成部、１２６……乗算器、１２７，１２５ａ……加算器、２５１……除算器、２５２ｂ……正規化部、２６０……電子透かし情報抽出部。

Claims (11)

1. キャリア信号を帯域分割し、互いに異なる帯域に属する複数の帯域キャリア信号を出力する帯域分割手段と、
   前記帯域分割手段が出力した複数の帯域キャリア信号の少なくとも１つの帯域キャリア信号を電子透かし情報の埋め込み先である埋め込み先帯域キャリア信号とし、この埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスにウェーブレット変換を施して、ウェーブレット係数を生成するウェーブレット変換手段と、
   前記ウェーブレット変換手段が生成するウェーブレット係数に対して、電子透かし情報を示すシンボル列に対応した変調信号による変調を施す変調手段と、
   前記変調手段により前記シンボル列に対応した変調信号による変調が施されたウェーブレット係数に逆ウェーブレット変換を施し、電子透かし情報の埋め込まれた帯域キャリア信号を生成する逆ウェーブレット変換手段と、
   前記電子透かし情報の埋め込まれた帯域キャリア信号と前記帯域分割手段が出力する前記埋め込み先帯域キャリア信号以外の帯域キャリア信号とを合成し、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を出力する帯域合成手段と
   を具備することを特徴とする電子透かし情報の埋め込み装置。
2. 前記ウェーブレット変換手段は、前記帯域分割手段が出力した複数の帯域キャリア信号のうちの２つの帯域キャリア信号を埋め込み先帯域キャリア信号とし、この２つの埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスのウェーブレット係数を生成し、
   前記変調手段は、前記ウェーブレット変換手段が生成する２つの埋め込み先帯域キャリア信号から得られる各ウェーブレット係数に対し、共通の電子透かし情報のシンボル列に対応した２相の変調信号であって、互いに逆相関係にある２相の変調信号による変調を施すことを特徴とする請求項１に記載の電子透かし情報の埋め込み装置。
3. 前記ウェーブレット変換手段は、前記埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスを一定の時間長のブロックに区切り、ブロック単位でウェーブレット変換を行い、
   前記ウェーブレット逆変換手段は、ブロック単位で、前記ウェーブレット逆変換を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電子透かし情報の埋め込み装置。
4. 前記帯域分割手段は、前記キャリア信号を時間軸上においてオーバラップしたブロックに区切り、ブロック毎に窓関数を乗算して、前記複数の帯域キャリア信号への分割を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載の電子透かし情報の埋め込み装置。
5. 前記ウェーブレット変換手段は、前記埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスに複素ウェーブレット変換を施して、複素ウェーブレット係数を生成し、
   前記変調手段は、前記複素ウェーブレット係数の絶対値に前記電子透かし情報を示すシンボル列に対応した変調信号による振幅変調を施すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載の電子透かし情報の埋め込み装置。
6. 前記ウェーブレット変換手段は、前記埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスに複素ウェーブレット変換を施して、複素ウェーブレット係数を生成し、
   前記変調手段は、前記複素ウェーブレット係数の偏角に前記電子透かし情報を示すシンボル列に対応した変調信号による位相変調を施すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１の請求項に記載の電子透かし情報の埋め込み装置。
7. キャリア信号を帯域分割し、互いに異なる複数の帯域に属する複数の帯域キャリア信号を出力する帯域分割手段と、
   前記帯域分割手段が出力した複数の帯域キャリア信号の少なくとも１つの帯域キャリア信号を電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先である埋め込み先帯域キャリア信号とし、前記埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスにウェーブレット変換を施して、ウェーブレット係数を生成するウェーブレット変換手段と、
   前記ウェーブレット変換手段が生成するウェーブレット係数の列を電子透かし情報を示すシンボル列の１シンボルに対応した長さの区間に区切り、区間毎に、電子透かし情報を示す各種のシンボルに対応した変調信号との相関を判定し、この相関の判定結果に基づいてウェーブレット係数列の各区間の変調に用いられた変調信号に対応したシンボル列を判定する電子透かし情報抽出手段と
   を具備することを特徴とする電子透かし情報の抽出装置。
8. キャリア信号を帯域分割し、互いに異なる帯域に属する複数の帯域キャリア信号を出力する帯域分割過程と、
   前記帯域分割過程において出力される複数の帯域キャリア信号の少なくとも１つの帯域キャリア信号を電子透かし情報の埋め込み先である埋め込み先帯域キャリア信号とし、この埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスにウェーブレット変換を施して、ウェーブレット係数を生成するウェーブレット変換過程と、
   前記ウェーブレット変換過程において生成されるウェーブレット係数に対して、電子透かし情報を示すシンボル列に対応した変調信号による変調を施す変調過程と、
   前記変調過程において前記シンボル列に対応した変調信号による変調が施されたウェーブレット係数に逆ウェーブレット変換を施し、電子透かし情報の埋め込まれた帯域キャリア信号を生成する逆ウェーブレット変換過程と、
   前記電子透かし情報の埋め込まれた帯域キャリア信号と前記帯域分割過程において出力される前記埋め込み先帯域キャリア信号以外の帯域キャリア信号とを合成し、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を出力する帯域合成過程と
   を具備することを特徴とする電子透かし情報の埋め込み方法。
9. キャリア信号を帯域分割し、互いに異なる帯域に属する複数の帯域キャリア信号を出力する帯域分割過程と、
   前記帯域分割過程において出力される複数の帯域キャリア信号の少なくとも１つの帯域キャリア信号を電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先である埋め込み先帯域キャリア信号とし、前記埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスにウェーブレット変換を施して、ウェーブレット係数を生成するウェーブレット変換過程と、
   前記ウェーブレット変換過程において生成されるウェーブレット係数の列を電子透かし情報を示すシンボル列の１シンボルに対応した長さの区間に区切り、区間毎に、電子透かし情報を示す各種のシンボルに対応した変調信号との相関を判定し、この相関の判定結果に基づいてウェーブレット係数列の各区間の変調に用いられた変調信号に対応したシンボル列を判定する電子透かし情報抽出過程と
   を具備することを特徴とする電子透かし情報の抽出方法。
10. コンピュータに、
    キャリア信号を帯域分割し、互いに異なる帯域に属する複数の帯域キャリア信号を出力する帯域分割過程と、
    前記帯域分割過程において出力される複数の帯域キャリア信号の少なくとも１つの帯域キャリア信号を電子透かし情報の埋め込み先である埋め込み先帯域キャリア信号とし、この埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスにウェーブレット変換を施して、ウェーブレット係数を生成するウェーブレット変換過程と、
    前記ウェーブレット変換過程において生成されるウェーブレット係数に対して、電子透かし情報を示すシンボル列に対応した変調信号による変調を施す変調過程と、
    前記変調過程において前記シンボル列に対応した変調信号による変調が施されたウェーブレット係数に逆ウェーブレット変換を施し、電子透かし情報の埋め込まれた帯域キャリア信号を生成する逆ウェーブレット変換過程と、
    前記電子透かし情報の埋め込まれた帯域キャリア信号と前記帯域分割過程において出力される前記埋め込み先帯域キャリア信号以外の帯域キャリア信号とを合成し、電子透かし情報の埋め込まれたキャリア信号を出力する帯域合成過程と
    を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
11. コンピュータに、
    キャリア信号を帯域分割し、互いに異なる帯域に属する複数の帯域キャリア信号を出力する帯域分割過程と、
    前記帯域分割過程において出力される複数の帯域キャリア信号の少なくとも１つの帯域キャリア信号を電子透かし情報を示すシンボル列の埋め込み先である埋め込み先帯域キャリア信号とし、前記埋め込み先帯域キャリア信号の振幅シーケンスにウェーブレット変換を施して、ウェーブレット係数を生成するウェーブレット変換過程と、
    前記ウェーブレット変換過程において生成されるウェーブレット係数の列を電子透かし情報を示すシンボル列の１シンボルに対応した長さの区間に区切り、区間毎に、電子透かし情報を示す各種のシンボルに対応した変調信号との相関を判定し、この相関の判定結果に基づいてウェーブレット係数列の各区間の変調に用いられた変調信号に対応したシンボル列を判定する電子透かし情報抽出過程と
    を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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